Les rencontres Scientifiques de l'IFP Third International Conference on Energy Reaserch & Development, ICERD 3, November 21-23, 2005, Kuwait Extraction and characterization of the naphthenic acids contained in crude oils Dr J.Saab1,4, Prof. N.Ouaini1, Dr J.Stephan1, Dr H.Zhou2, Dr N. Zydowycz3 et Prof. J.Jose4 1: Holy Spirit University of Kaslik, USEK, Faculty Of Sciences And Computer Engineering, B.P. 446 Jounieh, Liban 2: TOTAL Society , CSTJF, Avenue Larribau, 64018 Pau Cedex 3: Université Claude Bernard Lyon 1, UCBL, UMR 5627, Laboratoire des Matériaux Polymères et Biomatériaux, Bâtiment ISTIL, 43 Boulevard du 11 Novembre 1918, 69622 Villeurbanne Cedex-France 4: Université Claude Bernard Lyon I, UCBL, UMR 5180, Laboratoire des Sciences Analytiques, Equipe« Analyse des Systèmes Polyphasiques », Bât J.Raulin, 2ème étage, 43 Boulevard du 11 novembre 1918, 69622 Villeurbanne Cedex. Intérêt L’étude qualitative et quantitative des acides naphténiques prend une importance croissante dans l’industrie pétrolière car ces acides sont responsables de multiples problèmes observés dans la production et dans le raffinage du pétrole tels que : 1) la formation d'émulsions stables qui diminue le rendement de récupération du pétrole 2) la corrosion manifestée dans les unités de distillation 3) la formation de dépôts de sels principalement constitués par des naphténates de calcium à l'intérieur des canalisations des unités de raffinage Réaction d’alcoylation des acides extraits, pour permettre l’analyse CPG Procédure d’Extraction en Phase Solide (SPE) des acides naphténiques Objectif Mise au point d’une méthode d’extraction quantitative et reproductible des acides naphténiques Analyse et caractérisation des acides naphténiques extraits par : CPG,analyse élémentaire, RMN, et Infrarouge Flacon scellé 5 g (IER) conditionnés par 150 ml NaHCO3 Na2CO3 (1 M) (IER : Résine Échangeuse d’Ion) Extraction à l’hexane liquide-liquide pour récupérer les esters formés Fixation 80 mg acides synthétiques des acides 4 g du brut pétrolier 10 mg d’acides + 1 ml BF3/MeOH (14 % V/V) Phase organique analysée par CPG-FID Elimination des interférents en mode Batch : 3 lavages au dichlorométhane, 30 ml Récupération des acides en mode Batch : 70 ml CH2Cl2 / HCOOH (9:1 ; V:V) T°(bain) = 100 °C Temps = 20 min Evaporation à sec sous l’azote Analyse CPG-FID Colonne HT5 (apolaire) 12m-0,32 mm-0,1µm Alcoylation Résultats obtenus par CPG-FID Thermostat Rendement d’extraction des acides naphténiques Analyse élémentaire des acides naphténiques extraits des bruts pétroliers Détermination de la formule brute Rendement d’extraction (TAN : Indice d’acidité) Dosage de C, H, N, S,O : Brut pétrolier % « C » % « H » % « N » % « O » % « S » Pourcentage d’acides X1 79,33 11,20 0,30 8,39 0,65 Masse molaire moyenne des acides X2 79,00 10,48 1,12 7,42 1,12 Brut pétrolier Teneur massique moyenne obtenue par CPG Coefficient de variation (% RSD) Masse Molaire moyenne Rendement d’extraction Formule Brute moyenne X1 3,8 % 5,5 % 653 g/mol 85,0 % X2 2,2 % 11,2 % 636 g/mol 80,5 % Brut pétrolier Nombre d’atomes de carbones Nombre d’atomes d’hydrogènes Nombre d’atomes d’azotes Nombre d’atomes d’oxygènes Nombre d’atomes de soufres Formule brute estimée P.S. : La teneur du brut en acides naphténiques a été déterminée par CPG puis calculée en tenant compte du rendement d’extraction X1 43,16 73,13 0,14 3,42 0,13 C43H73O3,42 X2 41,87 66,65 0,51 2,95 0,22 C42H67O2,95 (1) Spectroscopie (1) H RMN % acides saturés : 95,2 (1) Spectroscopie (13) C RMN (1) Spectroscopie Infrarouge CH2 CH3 Travail effectué : Extraction quantitative des acides naphténiques par chromatographie échangeuse d’ions Caractérisation des acides naphténiques par différentes méthodes spectroscopiques Carbone quaternaire acides aromatiques : 4,8 % Perspective : Identification des différents acides par analyse CG-SM Corrélations des propriétés émulsifiantes à la structure des acides acides saturés : 96,2 % (2) Spectroscopie (1) H RMN (2) Spectroscopie (13) C RMN (2) Spectroscopie Infrarouge Carbone éthylénique CH2 CH3 Carbone quaternaire acides aromatiques : 3,8 % (1) : X1 (brut pétrolier) (2) : X2 (brut pétrolier)